устройство для электроснабжения и управления безрельсовым транспортным средством

Формула изобретения

Устройство для электроснабжения и управления безрельсовым транспортным средством, содержащее шторную подвеску, подвесной и промежуточный кабель, каретку с первым токосъемником, направляющий узел с вращающимся вокруг вертикальной оси стаканом, барабан со вторым токосъемником, электропривод перемещения транспортного средства со своим выпрямителем и силовым трансформатором, электропривод барабана, в котором электродвигатель постоянного тока через свой выпрямитель, силовой трансформатор и токоограничивающий блок подключен к промежуточному кабелю, отличающееся тем, что введен направляющий узел, состоящий из двух роликов, вращающихся вокруг своих горизонтальных осей, закрепленных на уголках, к которым шпильками крепится стакан, вращающийся вокруг вертикальной оси станины направляющего узла, причем станина уголками прикреплена к верхней части двух дисков кожуха барабана, причем эти диски скреплены между собой шпильками, а один из них закреплен на сварной раме, на которой установлены электродвигатель, который соединен с горизонтальным валом барабана, сварная рама размещена на подставке, закрепленной на корпусе транспортного средства, причем все его электрооборудование получает питание от одного силового трансформатора, в свою очередь, первичная обмотка разделительного трансформатора коммутационного аппарата включена на линейное напряжение между автоматическим выключателем и контактами магнитного пускателя, один конец вторичной обмотки разделительного трансформатора соединен с нулевым проводом электрической сети, а ее второй конец через параллельно соединенные кнопку "Пуск" и блок-контакт магнитного пускателя через первый токосъемник, конечный выключатель подключен к корпусу барабана, который также соединен с нулевым проводом электрической сети и нейтральной точкой первичных обмоток силового трансформатора, электропривод перемещения транспортного средства состоит из управляемого двухступенчатого выпрямителя с тремя тиристорами, включенными по схеме с общим катодом и трех диодов, включенных по схеме с общим анодом и подключенных к вторичным обмоткам силового трансформатора, управляющие электроды и объединенные катоды трех тиристоров управляемого двухступенчатого выпрямителя подключены, соответственно, к своим выходам второго блока управления, в свою очередь, свободный конец обмотки возбуждения электродвигателя перемещения соединен с катодами трех тиристоров, а свободный конец обмотки его якоря подключен к аноду разделительного диода и через второй ключ - к анодам трех диодов, а катод разделительного диода соединен с нейтральной точкой вторичных обмоток силового трансформатора, в свою очередь, вывод каждой из трех вторичных его обмоток последовательно через окна двух соседних трансформаторов тока блока трансформаторов, входящего в состав электропривода барабана, соединен с анодом одного из трех тиристоров управляемого выпрямителя, включенного по схеме с общим катодом, причем катоды этих тиристоров через последовательно соединенные обмотку якоря электродвигателя барабана и обмотку сглаживающего дросселя подключены к нейтральной точке вторичных обмоток силового трансформатора, а концы вторичных обмоток трансформаторов тока блока трансформаторов, соединенных в звезду, подключены через свой выпрямитель ко входу компаратора и первому входу регулятора натяжения, причем второй вход регулятора натяжения подключен к выходу задатчика интенсивности натяжения, включенного последовательно с задатчиком натяжения, в свою очередь, выход регулятора натяжения через управляемый нормально замкнутый ключ соединен с первым входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и управляющим входом нормально замкнутого ключа, первый вход блока памяти через первый ключ соединен с источником единичного сигнала, а второй его вход подсоединен к выходу компаратора, причем управляющие электроды и объединенные катоды тиристоров управляемого выпрямителя подключены, соответственно, к своим выходам первого блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортному электрооборудованию и может быть использовано для питания безрельсовых транспортных средств от электрической сети.

Известно устройство по авторскому свидетельству 1551569 А1, кл. В 60 L 5/00, 1990 "Токоподвод для электропогрузчика". Устройство содержит кабельный барабан, выполненный в виде глубокого паза, на который в одной плоскости намотан кабель, снабженный изолированным тросом, один конец которого жестко прикреплен к барабану, а другой - шарнирно к съемной опоре. Токосъемник закреплен на верхней плоскости каркаса электропогрузчика, а ведомая кольцевая шестерня закреплена на нижней части кабельного барабана. При маневрировании электропогрузчика в процессе его эксплуатации возможно скручивание и провисание кабеля, а при нахождении электропогрузчика под тросом его работа невозможна из-за самораскручивания кабельного барабана.

Известно также устройство (патент 2006390 С1, кл. В 60 М 1/00, Н 02 G 11/02, 1994) "Устройство для подвода электроэнергии к безрельсовому подвижному средству". Устройство содержит гибкий кабель, соединенный с распределительной коробкой, пропущенный через направляющий узел, установленный на электропогрузчике и закрепленный на кабельном барабане, кабель-шторную подвеску, полноповоротную муфту и узел токосъема, установленные на каретке, а также направляющий узел, имеющий возможность вращаться только в одной проекции - вокруг одной вертикальной оси.

Отсутствие возможности вращения элементов направляющего узла вокруг горизонтальной оси приводит к тому, что при удалении транспортного средства от каретки, при разматывании кабеля, он начнет скользить в продольном направлении относительно направляющего узла. Это, несомненно, приведет к заеданию кабеля, его провисанию и зацеплению за грузоподъемник транспортного средства при его поворотах и, как следствие этого, к обрыву кабеля.

Другой недостаток устройства - вращение барабана несинхронизированно с перемещением электропогрузчика.

И последний недостаток устройства - размеры аккумуляторного ящика у отечественных и зарубежных электропогрузчиков таковы, что в них, при всем желании, невозможно разместить даже часть того оборудования, которое разместили эти авторы, - силовой трансформатор, выпрямитель, барабан с приводным электродвигателем, токосъемник и еще балласт, по весу соизмеримый с исключенной из работы аккумуляторной батареей.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство по авторскому свидетельству 1691165 А1, кл. В 60 L 9/00, 1991 г. "Устройство для электроснабжения напольного транспортного средства", содержащее гибкий кабель, размещенный на шторной подвеске и на приемном барабане, который подает питание от источника переменного тока к электрооборудованию электротранспортного средства. Подключение электродвигателя постоянного тока через выпрямитель, трансформатор и токоограничивающий блок, выполненный на конденсаторах, к гибкому кабелю позволяет перемещаться транспортному средству как вдоль шторной подвески, так и в сторону от нее, обеспечивая постоянное натяжение гибкого кабеля. Однако это не исключает преждевременный обрыв жил кабеля из-за его заедания, перекручивания и больших ударных механических нагрузках, прикладываемых к кабелю при включении и маневрировании транспортного средства.

Технический результат - повышение маневренности, электробезопасности и экономичности транспортного средства.

Технический результат достигается тем, что первичная обмотка разделительного трансформатора, расположенного в коммутационном аппарате, включена на линейное напряжение за автоматическим выключателем перед контактами магнитного пускателя.

Устройство для электроснабжения и управления безрельсовым транспортным средством содержит шторную подвеску, подвесной и промежуточный кабель, каретку с первым токосъемником, направляющий узел с вращающимся вокруг вертикальной оси стаканом, барабан со вторым токосъемником, электропривод перемещения транспортного средства со своим выпрямителем и силовым трансформатором, электропривод барабана, в котором электродвигатель постоянного тока через свой выпрямитель подключен к промежуточному кабелю, направляющий узел, состоящий из двух роликов, вращающихся вокруг своих горизонтальных осей, закрепленных на уголках, к которым шпильками крепится стакан, вращающийся вокруг вертикальной оси станины направляющего узла, причем диски барабана скреплены между собой шпильками, а один из них закреплен на сварной раме, на которой установлен электродвигатель, соединенный с горизонтальным валом барабана, сварная рама размещена на подставке, закрепленной на корпусе транспортного средства, причем все его электрооборудование получает питание от одного силового трансформатора общепромышленного назначения, в свою очередь, один конец вторичной обмотки разделительного трансформатора соединен с нулевым проводом электрической сети, а ее второй конец через параллельно соединенные кнопку "Пуск" и блок-контакт магнитного пускателя через первый токосъемник, конечный выключатель подключен к корпусу барабана, который также соединен с нулевым проводом электрической сети и нейтральной точкой первичных обмоток силового трансформатора. Этим достигается отключение транспортного средства от электрической сети при обрыве нулевого провода и при чрезмерных нагрузках, приложенных к промежуточному кабелю.

Электропривод перемещения транспортного средства состоит из управляемого двухступенчатого выпрямителя с тиристорами, включенными по схеме с общим катодом, и трех диодов, включенных по схеме с общим анодом и подключенных к вторичным обмоткам силового трансформатора, а управляющие электроды и объединенные катоды трех тиристоров управляемого двухступенчатого выпрямителя подключены соответственно к своим выходам второго блока управления, причем свободный конец обмотки возбуждения электродвигателя перемещения соединен с катодами трех тиристоров, а свободный конец обмотки его якоря подключен к аноду разделительного диода и через второй ключ - к анодам трех диодов, а катод разделительного диода соединен с нейтральной точкой вторичных обмоток силового трансформатора, в свою очередь, вывод каждой их трех вторичных его обмоток последовательно через окна двух соседних трансформаторов тока блока трансформаторов, входящего в состав электропривода барабана, соединяется с анодом одного из трех тиристоров управляемого выпрямителя, включенного по схеме с общим катодом, причем катоды этих тиристоров через последовательно соединенную обмотку якоря электродвигателя барабана и обмотку сглаживающего дросселя подключены к нейтральной точке вторичных обмоток силового трансформатора, а концы вторичных обмоток трансформаторов тока блока трансформаторов, соединенных в звезду, подключены через свой выпрямитель ко входу компаратора и первому входу регулятора натяжения, причем второй вход регулятора натяжения подключен к выходу задатчика интенсивности натяжения, включенного последовательно с задатчиком натяжения, в свою очередь, выход регулятора натяжения через управляемый нормально замкнутый ключ соединен с первым входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и управляемым входом нормально замкнутого ключа, первый вход блока памяти через первый ключ соединен с источником единичного сигнала, а второй вход блока памяти подсоединен к выходу компаратора, причем управляющие электроды и объединенные катоды тиристоров управляемого выпрямителя подключены соответственно к своим выходам первого блока управления.

На горизонтальной раме, закрепленной на подставке, установлен электродвигатель с барабаном, который защищен стальным кожухом. Кожух изготовлен из двух дисков, скрепленных между собой шпильками. На верхней части этих дисков установлен направляющий узел, состоящий из двух роликов, вращающихся относительно своих горизонтальных осей. Ролики закреплены шпильками на вращающемся относительно вертикальной оси стакане, чем исключается заедание и провисание кабеля при работе транспортного средства вдали от несущего троса.

Использование для смотки-размотки промежуточного кабеля системы автоматической стабилизации тока якоря приводного электродвигателя, включающего задатчик натяжения и задатчик интенсивности натяжения промежуточного кабеля, позволяет обеспечить его плавное натяжение при включении электродвигателя барабана и регулировать натяжение промежуточного кабеля при удалении или приближении транспортного средства к несущему стальному канату.

Включение в схему электропривода барабана трансформаторов тока с принудительным размагничиванием их сердечников упрощает и делает более экономичной схему электропривода. Наличие в системе дополнительных элементов: последовательно включенных компаратора и блока памяти, нормально замкнутого и первого ключа и источника единичного сигнала позволяет в аварийных ситуациях автоматически или с помощью ручного управления перевести якорь электродвигателя на пониженное регулируемое напряжение, при котором натяжение промежуточного кабеля будет ограничено максимально допустимой величиной. Транспортное средство, в этом случае, имеет возможность продолжать работу на пониженной скорости, что расширяет его маневренность.

Использование управляемого двухступенчатого выпрямителя с разделительным диодом и с переключением его с помощью второго ключа с мостовой управляемой схемы выпрямления на управляемую схему выпрямления с нулевой точкой позволяет обойтись одним общим для всех электроприводов транспортного средства стандартным силовым трансформатором, имеющим всего один комплект вторичных обмоток.

Таким образом, новый технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в снижении механических нагрузок на промежуточный кабель, в переключении электропривода барабана в аварийных ситуациях на пониженную нерегулируемую частоту вращения, отключении электроснабжения при недопустимо больших натяжениях кабеля или обрыве нулевого провода, использовании для всех электроприводов одного стандартного силового трансформатора, что повышает маневренность, электробезопасность и экономичность транспортного средства.

На фиг. 1 показано устройство для электроснабжения и управления безрельсовым транспортным средством - общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг. 3 - структурная схема устройства; на фиг.4 - электрическая схема коммутационного аппарата.

Устройство для электроснабжения и управления безрельсовым транспортным средством 1 содержит подвесной кабель 2, размещенный на шторной подвеске 3 (фиг. 3). Одним концом подвесной кабель 2 подключен к электрической сети 4 через коммутационный аппарат 5, а другим концом тремя фазными проводами А, В, С, нулевым проводом N, дополнительным проводом N1 - к статору первого токосъемника 6.

Коммутационный аппарат 5 содержит автоматический выключатель 7, верхние контакты которого подключены к фазным проводам А, В, С электрической сети 4. Его нижние контакты соединены с нормально разомкнутыми контактами магнитного пускателя 8, один конец обмотки катушки которого через параллельно включенные кнопку "Пуск" 9 и блок-контакт магнитного пускателя 8 подключен к первому концу вторичной обмотки разделительного трансформатора 10. Второй конец вторичной обмотки разделительного трансформатора 10 соединен с нулевым проводом N электрической сети 4. Первичная обмотка разделительного трансформатора 10 подключена на линейное напряжение к двум нижним контактам автоматического выключателя 7, а последовательно с кнопкой "Пуск" 9 включена обмотка магнитного пускателя 8.

Шторная подвеска 3 содержит подвесные кольца 11, стальной канат 12, кронштейны 13 и 14, укрепленные на противоположных торцевых стенках складского помещения. На кронштейн 14 смонтирован ролик 15.

К кронштейну 13 подсоединен одним концом стальной канат 12, входящий в состав шторной подвески 3, а другой его конец с укрепленным на нем противовесом 16 пропущен через ролик 15.

На стальном канате 12 установлена, с возможностью перемещения по нему, каретка 17, на которой установлены первый токосъемник 6 и конечный выключатель 18. Токосъемник 6 содержит пять скользящих контактов.

К трем фазным проводам А1, В1, С1 коммутационного аппарата 5 через первый токосъемник 6, промежуточный кабель 19, поддерживаемый направляющим узлом 20, второй токосъемник 21 подключены выводы трех первичных обмоток силового трансформатора 22, которые соединены в звезду. Второй токосъемник 21 содержит три скользящих контакта.

Нулевой провод N коммутационного аппарата 5 через первый токосъемник 6 и дополнительный провод N1 коммутационного аппарата 5 через свой скользящий контакт первого токосъемника 6, последовательно соединенный с ним конечный выключатель 18, а также нейтральная точка первичных обмоток силового трансформатора 22 соединены с корпусом барабаня 23.

Направляющий узел 20 состоит из двух роликов 24, вращающихся вокруг горизонтальных осей 25. Оси 25 роликов 24 закреплены на двух стальных уголках 26. Стальные уголки 26 опираются на стакан 27 посредством четырех шпилек 28. Между стаканом 27 и станиной 29 установлены подшипники качения. В результате этого стакан 27 с роликами 24 вращаются вокруг вертикальной оси относительно станины 29.

Станина 29 направляющего узла 20 закреплена на двух дисках 30 кожуха барабана 23. Кожух барабана 23 состоит из двух дисков 30, соединенных между собой стальными шпильками 31. Один диск 30 кожуха крепится к опорной плите 32 сварной рамы 33. На сварной раме 33, состоящей из стальных уголков 34 и трех опорных плит (первой 32, второй 35 и третьей 36), закреплен на третьей опорной плите 36 электродвигатель 37, который через муфту 38 соединен с валом 39 барабана 23. Электродвигатель 37 представляет собой электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения. На горизонтальном валу 39 закреплены ротор второго токосъемника 21 и барабан 23. Рама 33 закреплена на подставке 40, которая изготовлена из стальных уголков и крепится на корпусе транспортного средства 1.

Электропривод 41 барабана 23 содержит вторичные обмотки силового трансформатора 22, к выводам которого последовательно подключены блок трансформаторов 42, управляемый выпрямитель 43, якорь электродвигателя 37, сглаживающий дроссель 44.

Управляемый выпрямитель 43 состоит из трех тиристоров VS1, VS2, VS3, катоды которых соединены вместе. Второй конец обмотки сглаживающего дросселя 44 соединен с нейтралью вторичных обмоток силового трансформатора 22. Причем, с целью повышения чувствительности трансформаторов тока T1, T2 и Т3 блока трансформаторов 42, анод тиристopaVS1 управляемого выпрямителя 43 соединен через окна трансформаторов тока T2, T1 блока трансформаторов 42 с фазным проводом А1 силового трансформатора 22. Диод тиристора VS2 управляемого выпрямителя 43 последовательно соединен через окна трансформаторов тока Т3, T2 с фазным проводом В1 силового трансформатора 22. А анод тиристора VS3 последовательно соединен через окна трансформаторов тока T1, T3 с фазным проводом С1. Вторичные обмотки силового трансформатора 22 соединены в звезду.

Электропривод 41 барабана 23 представляет собой систему автоматической стабилизации тока якоря электродвигателя 37. Датчик тока якоря электродвигателя 37 состоит из последовательно включенных блока трансформаторов 42 и выпрямителя 52.

Управляющие электроды тиристоров управляемого выпрямителя 43 подключены к раздельным выходам первого блока управления 45, первый вход которого через нормально замкнутый ключ 46 соединен с выходом регулятора натяжения 47 промежуточного кабеля 19. Выход блока памяти 48 соединен с управляющим входом нормально замкнутого ключа 46 и со вторым входом первого блока управления 45. Первый вход блока памяти 48 через первый ключ 49 соединен с источником единичного сигнала 50, а его второй вход через компаратор 51 - с выходом выпрямителя 52. В свою очередь, вход выпрямителя 52 подключен к выводам вторичных обмоток трансформаторов тока блока трансформаторов 42. Первичными обмотками трансформаторов тока блока трансформаторов 42 служат фазные проводники, соединяющие выводы вторичных обмоток силового трансформатора 22 с анодами тиристоров управляемого выпрямителя 43.

Выход выпрямителя 52 также подключен к первому входу регулятора натяжения 47, а второй вход последнего соединен с выходом эадатчика интенсивности натяжения 53. Вход задатчика интенсивности натяжения 53 соединен с выходом задатчика натяжения 54 промежуточного кабеля 19.

Электропривод перемещения 55 транспортного средства 1 содержит электродвигатель перемещения 56, который является электродвигателем постоянного тока с последовательным возбуждением. Свободный конец обмотки якоря этого электродвигателя соединен с анодом разделительного диода 57 и через второй ключ 58 с объединенными анодами трех диодов 59. Катод разделительного диода 57 подключен к нейтральной точке вторичных обмоток силового трансформатора 22, а катоды трех диодов 59 соединены по шестипульсной мостовой схеме выпрямления с анодами трех тиристоров 60. Их объединенные катоды подключены к выходу второго блока управления 61. Управляемый двухступенчатый выпрямитель, состоящий из трех диодов 59 и трех тиристоров 60, получает питание от вторичных обмоток силового трансформатора 22.

Устройство работает следующим образом. Электроэнергия передается по подвесному кабелю 2, первому токосъемнику 6, промежуточному кабелю 19, второму токосъемнику 21 через общий силовой трансформатор 22 ко всему электрооборудованию транспортного средства 1.

При движении транспортного средства 1 вдоль стального каната 12 в ту или другую сторону подвесной кабель 2 собирается в петли или распрямляется. А при его движении от стального каната 12, промежуточный кабель 19, поддерживаясь на одном из вращающихся роликов 24, разматывается с барабана 23 под действием усилия движущегося транспортного средства 1. При перемещении транспортного средства 1 обратно к стальному канату 12 промежуточный кабель 19 наматывается на барабан 23. Натяжение этого кабеля при этом поддерживается на заданном уровне системой автоматической стабилизации тока якоря электродвигателя 37.

Транспортное средство 1 благодаря роликам 24, вращающимся в горизонтальной и вертикальной плоскостях, может перемещаться в произвольных направлениях - к стальному канату 12, от него, а также может совершать круговые движения вокруг своей оси. Оснащение транспортного устройства 1 направляющим узлом 20 с вращающимися роликами 24 позволяет также исключить заедание промежуточного кабеля 19, что могло бы привести к провисанию этого кабеля и, как следствие этого, к его возможному обрыву.

Требуемое натяжение промежуточного кабеля 19 устанавливается задатчиком натяжения 54, а плавность его натяжения при включении в сеть транспортного средства 1 - задатчиком интенсивности натяжения 53. Применение этих задатчиков позволило устранить ударные нагрузки, прикладываемые к промежуточному кабелю 19 при включении транспортного средства 1, и тем самым значительно увеличить срок службы этого кабеля.

Для питания электродвигателя перемещения 56 и электродвигателя подъема (подключается параллельно электродвигателю 56 - на фиг.3 он не показан) используется управляемый двухступенчатый выпрямитель, состоящий из трехфазной управляемой схемы выпрямления с включением трех тиристоров 60 по схеме с общим катодом (при разомкнутом втором ключе 58) и из трехфазной мостовой управляемой схемы выпрямления при замкнутом втором ключе 58. Разделительный диод 57 препятствует протеканию тока по нулевой шине силового трансформатора 22 и трем диодам 59 при замкнутом втором ключе 58.

Использование управляемого двухступенчатого выпрямителя, работающего с малыми углами регулирования, позволяет обойтись одним отечественным стандартным силовым трансформатором.

В аварийных режимах, при недопустимо больших натяжениях промежуточного кабеля 19, вызванных, например, обрывом цепи обратной связи по току якоря электродвигателя 37, выходом из строя задатчика интенсивности натяжения 53, задатчика натяжения 54, регулятора натяжения 47 или стопорением электродвигателя 37, ток, протекающий по его якорной цепи, достигнет максимально допустимой величины. Это приведет к срабатыванию компаратора 51, блока памяти 48, размыканию нормально замкнутого ключа 46 и увеличению угла регулирования отпирающих импульсов, формируемых первым блоком управления 45. В результате этого напряжение на якоре электродвигателя 37 уменьшается до минимально допустимой величины и натяжение промежуточного кабеля 19 будет ограничено максимально допустимой величиной.

Если же задатчик интенсивности натяжения 53 и задатчик натяжения 54 вышли из строя так, что на их выходах исчезли сигналы, то для продолжения работы транспортного средства 1 на пониженной скорости замыкают первый ключ 49. При этом срабатывает блок памяти 48, размыкается нормально замкнутый ключ 46 и первый блок управления 45 переводит силовую схему электропривода 41 барабана 23 на пониженное напряжение.

При обрыве подвесного 2 или промежуточного 19 кабеля или только их нулевой жилы, а также при срабатывании конечного выключателя 18 катушка магнитного пускателя 8 коммутационного аппарата 5, расположенного на стене складского помещения, обесточивается и транспортное средство 1 отключается от электрической сети 4. Конечный выключатель 18 срабатывает при недопустимо большом натяжении промежуточного кабеля 19, когда по каким-либо причинам не сработал компаратор 51 или блок памяти 48 или вышли из строя некоторые элементы электропривода 41 барабана 23, например электродвигатель 37, управляемый выпрямитель 43, первый блок управления 45, блок трансформаторов 42 и т. д.